基于模糊物元的高等级公路绿色施工评价研究.pdf

Aug.2023年8 月Shanxi Science&Technology of TransportationNo.4第4 期（总第2 8 3 期）山西交通科技基于模糊物元的高等级公路绿色施工评价研究张一舒（山西交通科学研究院集团有限公司，山西太原030006)摘要：以高速公路为依托，根据全面性原则，以资源与能源的节约利用、降低环境负荷、综合管理为绿色施工指标层，建立了高等级公路绿色施工评价指标体系，将物元评价理论与模糊数学法相结合，按照评定标准，对该工程绿色施工水平进行综合评价。评价结果表明：该公路绿色施工等级为中，表明其绿色施工效果一般，为该公路施工下一阶段采取针对性措施奠定了基础。关键词：模糊评价；物元法；高等级公路；绿色施工中图分类号：U415.1文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-3 52 8(2 0 2 3)0 4-0 1 54-0 5Research on High-grade Highway Green Construction EvaluationBased on Fuzzy Matter-elementZHANG Yishu(Shanxi Transportation Research Institute Group Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030006,China)Abstract:Based on an expressway,by the principle of comprehensiveness,this paper established ahigh-grade highway green construction evaluation index system with the conservation of resources and energy,the reduction of environmental load,and comprehensive management as the index layers.Combining thematter-element evaluation theory with fuzzy mathematics,the green construction level of this expressway wascomprehensively evaluated according to the evaluation criteria.The evaluation results showed that the greenconstruction level of this expressway was medium,indicating that the green construction effect was general,which laid the foundation for the next targeting measures of this expressway.Key words:fuzzy evaluation;matter-element method;high-grade highway;green construction0引言由于高等级公路建设对资源的消耗和环境的影响较大，引发了社会的关注，在资源节约型和环境友好型社会创建的时代背景下，更要做好公路绿色施工，以减少对生态环境的破坏。绿色施工评价作为项目管理至关重要的监督环节，是实施并推广绿色施工的保障，应当确保其评价方法的科学性、评价结果的有效性。笔者结合具体工程实例，根据物元评价理论和模糊数学法，对该公路绿色施工水平进行评价，采用评价因素贴近度散点图，识别了绿色施工的主要影响因素，由评价结果可知，该方法具备可行性和有效性，能够反映出项目绿色施工的水平和效果，以及项目在绿色施工方面存在的主要问题，为类似工程实践提供了参考和借鉴。1高高等级公路绿色施工评价指标体系的构建1.1项目概况项目依托某南北走向高速公路，该次绿色施工评价范围为洞口县至塔子寨，全长9 1.1 4 8 km。项目以“安全、环保、节约、先进、和谐”为设计原则，以建设资源节约、环境友好型高速公路为目标，对加强沿线区域经济发展具有重要意义。1.2绿色施工评价指标体系的确定高等级公路绿色施工评价能够对项目绿色施工能力进行评价，同时对施工单位在绿色施工方面存在的主要问题进行识别和分析，为各参与方建立后续绿色施工管理措施与体系提供决策支持。要开展绿色施工评价首先需要确定评价指标体系，根据全面性原则收稿日期：2 0 2 2-0 8-1 7；修回日期：2 0 2 3-0 4-0 3作者简介：张一舒（1 9 9 0），女，山西大同人，工程师，农业推广硕士，2 0 1 7 年毕业于山西农业大学园艺专业。1552023年第4 期张一舒：基于模糊物级公路绿色施工评价研究建立预选指标集合，再结合项目的具体特点筛选指标，选定待评价项目的绿色施工评价指标形成指标集。通常认为绿色施工包含资源与能源的节约利用、降低环境负荷、综合管理3 个指标层，在此基础上结合该项目情况，该文建立了图1 所示的绿色施工评价指标。电量节约率能源节约与利用燃油节约率可再生、清洁能源使用率减少临时占地面积率土地资源节约与利用土壤保护资源与能源的节约利用绿色建材使用率材料资源节约与利用就近取材率材料节约率水资源节约率水资源节约与利用雨污水综合利用率节水器具和设施使用率扬尘管理大气污染控制施工设备废气排放达标率运输影响绿色施工施工现场污水排放达标率水污染控制降低环境负荷污废水配套处理设施施工设备噪声排放达标率噪声污染控制噪声监测及降噪措施废弃物处理率固体废弃物控制废弃物回收利用率生态环境恢复程度生态环境影响控制治理水土流失面积率卫生防疫及职业危害防护人员安全与健康施工现场人员生活环境现场安全管理措施达标率与沿线乡土有机结合综合管理区域人文影响区域历史景观的保护与继承居民满意度协调地方关系宣传解释工作图1某高速公路绿色施工评价指标体系1.3指标权重的确定1.3.1权重确定的方法在绿色施工评价体系中，权重的确定是关键环节，常用的方法主要有主观评价法和客观评价法。客观评价法通过将因素数据化，评价结果较为客观，但是不符合公路施工线性长、部分指标数据化困难等特点。因此本文采用主观评价法确定指标权重，能够充分发挥专家的经验优势1.3.2层次分析法确定权重采用函询方法，根据图1 建立的指标体系，制定相应的打分标准后进行专家打分。对同一层次指标采用五级标度法根据重要性等级构造判断矩阵。以二级指标的权重计算为例，其他指标的权重确定过程类似。a)构造判断矩阵一级指标的专家判断矩阵如表1所示。表1一级指标的专家判断矩阵资源与能源的环境负荷的一级指标综合管理节约利用降低资源与能源的节约利用10.52环境负荷的降低212综合管理0.50.51b)一致性检验引人C度量检验专家思维一致性：C,=(入max-n)/n-1,计算C,值为0.0 2 6 8;引人平均随机一致性指标R，取R,=0.58;对一致性指标CR进行验证，CR=C/R,计算得CR=0.04620.1,因此认为判断矩阵符合一致性要求。c)计算指标权重当满足一致性要求后，求解Aw=入maxw的特征根和特征向量，得出的特征向量即为相应指标的权重。最终计算的一级指标权重如表2 所示。表2施工绿色评价体系一级指标权重表一级指标权重能源与资源的节约利用0.321环境负荷的降低0.454综合管理0.225采用同样的方式和步骤计算二级、三级指标权重，结果如表3 所示，156山西交通科技2023年第4 期表3高速公路绿色施工评价指标及权重表级指标及权重二级指标及权重三级指标及权重电量节约率0.3 56能源节约利用燃油节约率0.3 9 70.318可再生、清洁能源使用率0.2 4 7土地资源节约土壤保护0.3 1 6利用0.1 3 2减少临时占地0.6 8 4能源与资源的节绿色建材取用0.2 2 6约利用0.3 2 1材料节约利用就地取材0.3 3 80.355材料节约率0.4 3 6水资源节约率0.4 8 7水节约利用雨水利用率0.2 6 60.195节水器具和使用0.2 4 7扬尘管理0.553大气污染控制废气排放达标0.2 4 30.130运输影响0.2 0 4水污染控制施工现场污水排放0.6 3 50.119污废水配套处理设施0.3 6 5环境负荷的降低噪声污染控制噪声排放达标0.6 1 70.454.0.180噪声降噪与监控0.3 8 3固体废弃物处理废弃物处理0.6 2 40.212废弃物回收0.3 7 6生态环境影响生态环境恢复0.4 0 20.359水土流失0.59 8卫生防疫与职业危害防治0.2 0 4人员安全与健康现场人员生活环境0.2 9 10.410安全措施达标率0.50 5综合管理0.2 2 5区域人文影响与乡土的有机结合0.56 80.238区域历史景观的保护0.4 3 2施工企业环境宣传工作0.4 2 8管理0.3 52居民满意度0.57 21.4评价标准评价标准的确定对评价结果有直接影响，因此，需要科学合理地设置。根据工程实践经验及专家的意见，制定评价标准如表4 所示表4施工绿色评价标准评价指标评价等级得分优(4.6,5.0)良(4.1,4.6)指标项C,中(3.3,4.1)及格(2.4,3.3)不及格1.0,2.42基于模糊物元的高等级公路绿色施工评价步骤2.1模糊物元评价的步骤采用模糊物元对高等级公路绿色施工进行评价，从本质上来讲，是先选取其评价指标项，然后确定各指标权重大小，根据隶属度的函数关系再确定各层级评价指标间的隶属度和权重并计算其大小，根据计算所得结果对公路的绿色施工情况进行评价和分析。模糊物元评价的主要步骤如下：a）首先选取高等级公路绿色施工模糊物元评价指标。b）确定高等级公路绿色施工模糊物元评价指标的隶属度函数关系c)计算高等级公路绿色施工模糊物元评价指标权重大小。d)建立高等级公路绿色施工综合评价模糊物元 2 2.2建立评价指标模糊物元根据1.2 节构建的绿色施工评价指标体系，将评价指标划分为N个不同等级，并考虑n个主要影响因素，得出高等级公路绿色施工评价物元R，如式（1)所示，其中N表示第j个等级，c代表第n个因素。NBIBipX21R,=(1)B,nlBnp2.3建立隶属度物元通过建立隶属度物元比较两因素间的隶属性，该次高等级公路绿色施工评价体系将指标分为N（优）、N,（良）、N（中）、N（及格）、N（不及格）5个等级，进而建立各等级的三角形隶属度函数。式（2)中Rm为对应的N个等级下n维模糊复合物元，其中uu表示xi对第j等级的隶属度。NN2NmBluilU211mllBU2puLmlpB21PRmmU121U221um21(2)mnB2pinl2nlumnlB1n22n2mn2.BuInpu2npnpmnp2.4建立评价指示的权重物元式（2）中各等级的隶属度较为分散，需要通过建立因素权重物元进行集中。因此建立式（3）和式（4）所示的次要因素权重物元Ru和主要因素权重物元R，其中表示第k项因素占第i项因素的比重。BBBBBBRik21(3)npVVVVVV认n1npR=B3B2B,157张一舒：基路绿色施工评价研究模糊物2023年第4 期BB2BR.=（4)Lv.V,V2V2.5确定集中模糊复合物元通过式（5）计算集中模糊物元R，：R,=RukR.(5)mn2.6对绿色施工平进行综合评价首先需要确定资源节约利用、环境负荷减少、综合管理的模糊物元Rx，如式（6)所示，其中表示第i项因素的权重，x表示第i项因素对第j等级的隶属度加权值。NN2NmXX=jbX21=v2b21Xml=0/bmlR,=X2X12=V2b12X22=V2b22Xm22=U2bm2(6)nXin=unb,mnmn在建立三大指标的模糊物元后，建立式（7）所示的综合评价模糊复合物元。为了提高评价的客观性，将式（6）中x最小值、最大值和平均值均作为评价指标，得到公式（8），其中e表示第等级的综合评价值。BlB12B113B/21B122RlLVikik0.3560.3970.2470.3160.684二级因素权重物元R：BlB2B13B4Rl=LV0.3180.1320.3550.195B211B212B213B221B22R二LVikvik0.5530.2430.2040.6350.365二级因素权重物元R：B21B22B23B24B25R2LV0.1300.1190.180 0.2120.389B311B312B313Riu二LV0.2040.2910.505二级因素权重物元R%：B31B32B33RLV0.4110.238UL0.351J确定项目评价指标权重物元3.1.4确定项目评价指标权重物元Reji=(ji+X2+2=max(7)=min(8)由此可以建立式（9）、式（1 0）所示的评价模糊复合物元R.及综合评价模糊物元RNN2Nmejie1le21emlR。=(9)e2e12e22em2Lee13e23em3NN2NRm(10)Leje1e2em3高速公路绿色施工评价3.1高速公路绿色施工评价权重物元的建立根据表1 确定高速公路绿色施工评价指标的权重物元。得到三大指标权重物元如下。3.1.1资源节约利用指标权重物元三级因素权重物元Rlkuik:B131B132B133B141B142B1430.2260.3380.436 0.4870.2660.2473.1.2环境负荷减少指标权重物元三级因素权重物元RiB3231B232B241B242B251B2520.6170.3830.63403760.4030.5973.1.3综合管理权重物元三级因素权重物元RiB321B322B31B33320.5680.4320.4280.5723.2高速公路绿色施工评价隶属度物元建立根据式（2）建立三大指标的隶属度物元：资源节约利用隶属度物元R54、环境负荷减少隶属度物元R35、综合管理隶属度物元R3。优V0.3210.4540.225NN2NN4NsNN2NN4N,厂BlU211u311u4111us11100.6220.37800B12u1112U2112 U3112U4112U5112B1200.930.0700Bi13u1113U2113u3113U4113u5113B1300001B121U1121U2121U3121U4121U5121B2100.190.8100R54B22U122U2122U3122U4122U5122B12200.110.8900B131u1131U2131U3131U4131Us131B131000.40.60B132U1132U2132 U3132U4132U5132B13200.090.9100B133U1133u2133U3133u4133U5133B3300.180.8200B141u1141u2141U3141U4141U5141B14100.720.2800B142U1142U2142U3142U4142U5142B14200.610.3900LB143U1143 U2143U3143U4143U5143JLB3143000.75 0.250158山西交通科技2023年第4 期NN2NN4NNN2NN4厂Ns厂B211u1211u2211u3211u4211u5211B211000.65 0.350B212U1212u2212u3212u4212u5212B21200.350.6500B213u1213u2213U3213U4213u5213B213000.60.40B221U1221u2221 u3221U4221 U5221B2210000.9960.004B222B22Rs=u1222u222u3222U422u5222000.52 0.480B231u1231u2231U3231 U4231u5231B231000.40.60B232U1232 U2232u3232u4232u5232B232000.70.30B241u1241U2241U3241u4241U5241B241000.890.110B242u1242u2242U3242u4242U5242B24200.90.100B251u1251u2251U3251u4251U5251B251000.430.570LB252u1252u2252U3252u4252U5252JLB25200.920.0800NN2NN，NN2NN4N,厂N4厂B311u1311u2311U3311u4311u5311B311000.90.10B312U1312u2312U3312u4312U5312B312000.550.450B313u1313u2313U3313u4313U5313B313000.520.480RB321u1321u2321U3321w4321U5321B321000.680.320B322U1322U2322u3322u4322U5322B322000.850.150B331u1331U231U.331u4331U5331B331000.80.20LB32U1332U2332 U3332u4332U5332JLB32000.650.35路绿色放工单顶评价P2一R2XR23.3高速公路绿色施工单项评价根据上述计算出的权重和隶属度物元，对绿色施工从资源节约利用、环境负荷减少和综合管理3 个方面逐一进行单项评价。根据式（5）得到资源节约利用评价因素、环境负荷减少、综合管理的集中模糊复合物元的计算公式分别为：R,=Rvl Rs4Ri=RiuxRs55Ri=RxXR将三大指标的模糊物元集中后建立复合物元R，：N,N2NN4N,R:00.3390.5230.0600.078R,=R00.2640.432 0.303 0.001LRiJ00.1070.6390.2540由式（6）计算单项评价复合物元R：NNNN4Ns00.1090.168 0.0190.024R,=Ru R,=x200.1200.1960.1380.001Lx300.0240.1440.04903.4高速公路绿色施工综合评价结合式（9）、式（1 0）计算高速公路绿色施工综合评价物元R，：NN2N,N4NsRLd00.0760.172 0.0750.017由R，可知dmax=d，根据表4 评价标准可知，对应的公路绿色施工评价结果为中，表明其绿色施工效果不高。3.5高速公路绿色施工水平不高的主要原因分析采用贴近度集合N对项目绿色施工的各影响因素进行分析，并将各影响因素进行了排序，表5所示为排名前5位的影响因素，根据各影响因素的贴近度排序情况，采取有针对性的措施，从而提高项目的绿色施工技术和水平。表5影响高速公路绿色施工的主要因素序号评价要素评价因素贴近度1能源节约与利用B.可再生能源使用率B130.8002水污染控制B22现场污水排放达标率B210.7503材料资源节约与利用B13绿色建材使用率B1310.6304噪声污染控制B23现场噪声达标率B2310.6275生态环境影响控制B,生态恢复程度B20.6244结结论本文结合具体工程实例，以某高速公路项目为依托，建立了高速公路绿色施工评价三级指标体系，即：3个一级指标、1 2 个二级指标、2 9 个三级指标。然后基于模糊物元理论建立了权重物元、隶属度物元、绿色施工单项评价物元、综合评价物元，对该高速公路项目的绿色施工水平进行了评价。评价结果表明，当前该高速公路的绿色施工等级为中，说明其绿色施工效果一般。同时本文采用评价因素贴近度集合，通过识别影响该项目绿色施工的五大主要因素，为项目采取更具有针对性的必要措施提供了方向和依据参考文献：1】黄喜兵，黄庆，武小菲绿色施工的模糊综合评价 J.西南交通大学学报，2 0 1 8，4 3（2）：2 9 2-2 9 62 陈建国，阅洲源，基于BP人工神经网络的绿色施工评价方法研究 J.基建优化，2 0 1 9,2 8（5）：1 6 9-1 7 2.